摘要：在半導(dǎo)體制造車間中，設(shè)備是非常昂貴的，設(shè)備折舊與維修占生產(chǎn)成本組成的最大比重，設(shè)備利用率的提高顯得尤為重要，因此設(shè)備效率和設(shè)備能力已成為半導(dǎo)體制造者最關(guān)心的問題之一。本文針對(duì)該問題，系統(tǒng)地介紹了半導(dǎo)體晶圓制造中設(shè)備效率和設(shè)備能力的衡量標(biāo)準(zhǔn)及其數(shù)據(jù)收集，以期達(dá)到提高設(shè)備利用率的目的。

    關(guān)鍵詞：設(shè)備效率；設(shè)備能力；半導(dǎo)體制造

    1 設(shè)備效率

    半導(dǎo)體工業(yè)極大依賴于半導(dǎo)體制造設(shè)備的投資，而且是同步增長(zhǎng)的。隨著設(shè)備的硅片尺寸大直徑化、設(shè)備的高精度化、自動(dòng)化，設(shè)備價(jià)格日益 昂貴化，工藝線的設(shè)備總投資更是成倍地增長(zhǎng)。對(duì)工藝線來說，在設(shè)備投資加大的同時(shí)，設(shè)備折舊的 負(fù)擔(dān)也加大，設(shè)備折舊與維修占硅片加工總成本的最大比重[1]，設(shè)備效率和設(shè)備能力能否達(dá)到其最大利用率是決定硅片成本的重要因素之一，因此設(shè)備效率和設(shè)備能力已成為半導(dǎo)體制造者非常關(guān)心的問題。

    國(guó)際半導(dǎo)體設(shè)備與材料組織（SEMI）于1999年提出了一種能準(zhǔn)確計(jì)算設(shè)備效率的方法——全面設(shè)備效率（OEE）。

    1.1 OEE簡(jiǎn)介
    OEE考慮了設(shè)備所有的運(yùn)行情況，完全依據(jù)設(shè)備的狀態(tài)時(shí)間計(jì)算[2]（見圖1），計(jì)算方便準(zhǔn)確，并且更加適合柔性生產(chǎn)設(shè)備，彌補(bǔ)了SEMI以往計(jì)算效率方法的不足。
                    
    SEMI將全面設(shè)備效率定義為可用效率（AE或 稱Up Efficiency）、生產(chǎn)效率(OE )、速率效率(RE)和質(zhì)量效率(QE )之積，具體OEE模型如下所示[3]

OEE=AE ×OE ×RE×QE

    其中，AE：％設(shè)備完好且能進(jìn)行工藝的時(shí)間占總時(shí)間的比例；OE：％設(shè)備進(jìn)行工藝的時(shí)間占可用時(shí)間的比例；RE：％設(shè)備加工的理論生產(chǎn)時(shí)間占生產(chǎn)時(shí)間的比例；QE：％有效加工的理論生產(chǎn)時(shí)間(無廢片、無回流)占總理論生產(chǎn)時(shí)間的比例或％工藝完成后的硅片數(shù)占總硅片數(shù)的比例。

    1.2 OEE的計(jì)算
    雖然SEMI組織已經(jīng)給了OEE的計(jì)算方法，但是半導(dǎo)體公司根據(jù)其自身的特點(diǎn)給出了簡(jiǎn)單的OEE
                      
                      
     1.3 OEE的提高

    OEE是設(shè)備管理中一種非常好的衡量方法，通過OEE模型的各子項(xiàng)分析，可以很容易地找出影響設(shè)備效率的原因（表2），然后有針對(duì)性地解決問題，達(dá)到提高設(shè)備效率的目的。
                            
    2 設(shè)備能力

    設(shè)備能力對(duì)于企業(yè)生產(chǎn)計(jì)劃是非常重要的。面對(duì)市場(chǎng)需求的不斷變化，為了生產(chǎn)計(jì)劃能快速響應(yīng)新的產(chǎn)品組合，最好的方法就是要充分了解設(shè)備能力，避免過載而造成的損失。設(shè)備能力可用生產(chǎn)時(shí)間、或是生產(chǎn)產(chǎn)品數(shù)量來衡量，本文介紹用時(shí)間作單位的設(shè)備能力，即是指計(jì)劃期內(nèi)機(jī)器能夠運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)間，包括有效的加工時(shí)間和設(shè)備能力效率兩個(gè)參數(shù)。

    2.1 有效加工時(shí)間
    硅片生產(chǎn)分為單片、單批、多批等不同工藝，因此不同工藝的有效加工時(shí)間都?xì)w一化為單片的有效加工時(shí)間。某機(jī)臺(tái)某個(gè)工藝步驟的有效加工時(shí)間 除了包括理論加工時(shí)間外，還應(yīng)考慮機(jī)器理論裝卸時(shí)間、啟動(dòng)和轉(zhuǎn)換時(shí)間、以及回流率等，即

EPT=(TPU+TAL+TSP)×(1＋AR)

    2.2 設(shè)備能力效率
    設(shè)備能力效率計(jì)算中值得注意的是空閑時(shí)間的選取。由于產(chǎn)品組合的原因，車間會(huì)出現(xiàn)瓶頸設(shè)備，會(huì)限制其它設(shè)備的生產(chǎn)能力。因此，要區(qū)分 設(shè)備空閑時(shí)間是自身原因還是瓶頸設(shè)備造成的。因?yàn)橛捎谄款i造成的空閑時(shí)間仍可被當(dāng)作可以獲得的產(chǎn)能，而瓶頸設(shè)備的最小空閑時(shí)間才是不可獲得的產(chǎn)能。最小空閑時(shí)間還取決于工廠追求的生產(chǎn)周期，如果工廠追求100％的設(shè)備利用率，則空閑時(shí)間較短，若是90％則相對(duì)較長(zhǎng)。